Брагина В.И., Брагин В.И. Флотационные методы обогащения. Лабораторный практикум

Подождите немного. Документ загружается.

2. Рассчитать для всех продуктов выход и извлечение металла (указать

на схеме).

3. Привести характеристику реагентов, с которыми проводилась работа.

4. Рассчитать степень концентрации К =

где βк - содержание металла в концентрате;

α - содержание металла в исходной руде.

5. Полученные данные представить в виде таблицы 9.1

Контрольные вопросы

1. Как обосновать выбранную схему флотации?

2. Какие другие варианты флотации данной руды существуют?

3. Какова последовательность подачи реагентов?

4. Каково назначение и действие каждого из примененных реагентов?

5. Каковы способы регулирования процесса в зависимости от

назначения проводимой операции?

6. В чем заключается принцип действия лабораторных флотомашин?

Таблица 9.1

Результаты флотации

Продукт

Выход Содержание, % Извлечение, %

г % Cu Pb Zn Cu Pb Zn

Cu концентрат

Pb концентрат

Zn концентрат

Хвосты

Исходная руда

Литература

1. Абрамов, А.А. Флотационные методы обогащения [Текст]: Т.4.учеб-

ник для ВУЗов / А.А.Абрамов. М.:МГГУ,2008.707с.

2. Абрамов А.А. Переработка, обогащение и комплексное

использование твердых полезных ископаемых. Обогатительные процессы и

аппараты[Текст]: Т.1. Учебник для вузов/А.А. Абрамов. М.: МГГУ, 2004.С.

322−332.

3. Абрамов А.А. Переработка,обогащение и комплексное

использование твердых полезных ископаемых.Технология обогащения

полезных ископаемых [Текст]: Т. 2.Учебник для ВУЗов /А.А. Абрамов. М.:

МГГУ, 2004.С.114 −150.

4. Абрамов А.А. Технология переработки и обогащения руд цветных

металлов [Текст]:Книга 1. Т. 3 Учебное пособие для ВУЗов / А.А. Абрамов.

М.: МГТУ, 2005.С.145 −199,391 – 400.

5. Абрамов А.А.Технология переработки и обогащения руд цветных

металлов [Текст]:книга2. Т. 3.Учебное пособие для ВУЗов / А.А. Абрамов,

М.: МГГУ, 2005. С.145 -260.

Лабораторная работа 10

ФЛОТАЦИЯ ГРАФИТСОДЕРЖАЩЕЙ РУДЫ

Ц е л ь р а б о т ы: изучить технологию флотации графитсодержащей

руды и провести флотацию.

Теоретическое введение

Графитовые руды классифицируются по структурным разновидностям

графита. Различают три типа руд, из которых каждому соответствует особый

тип промышленных месторождений: руды чешуйчатых графитов,

плотнокристаллические графиты, метаморфизованные угли

(скрытокристаллические графиты).

Наибольшую ценность представляют первые, в которых графит

находится в виде отдельных кристалликов в форме чешуек размером до

нескольких миллиметров. Плотнокристаллические руды содержат большое

количество (до 60 – 70%) графита, листочки которого гораздо мельче (менее

0,1 мм), чем в предыдущем случае, и ориентированы в разных направлениях.

В скрытокристаллических рудах размеры кристалликов графита не

превышают 1 мкм и колеблются в среднем от 0,01 до 0,1 мкм и больше,

приближаются к антрацитам, образуя ряд промежуточных переходных форм.

Природная гидрофобность графита зависит от его строения и

изменяется в зависимости от примесей и окисленности поверхности.

Чешуйчатая форма графита и относительно небольшая его плотность наряду

с природной гидрофобностью позволяют флотировать крупные частицы.

Практически руды кристаллического графита считаются

промышленными (при открытых разработках) уже при содержании в них 2,3–

2,4% графита. Вообще же на обогатительных фабриках могут

перерабатываться руды с еще меньшим содержанием кристаллического

графита, так как снижение содержания углерода в руде не влияет на процесс

обогащения, а только уменьшает выход концентрата и этим вызывает

повышение себестоимости готовой продукции.

Руды, содержащие скрытокристаллический графит (аморфный), не

поддаются обогащению. Процесс их переработки состоит из сушки, размола и

последующей классификации по крупности. Они должны иметь среднее

содержание графита не ниже, чем предусматривает ГОСТ или ТУ на графит

(графитовые порошки, графитовые концентраты) и на графитовые материалы.

Р у д ы ч е ш у й ч а т ы х г р а ф и т о в образуются в

месторождениях 3

генетических типов: а) метаморфических, б) контактово-

метасоматических, в) пегматитов и силекситов.

а).Метаморфические месторождения образованы глубоко

метаморфизованными осадочными породами, первоначально содержащими

органические вещества. Эти вещества служат источником углерода, который

кристаллизуется в форме графита.

Графитоносные гнейсы и сланцы образуют пластовые и

линзооборазные рудные тела, которые достигают огромной мощности и

протяженности. Графит здесь встречается в чешуйках, в которых он тонко

переслаивается с пластинками слюды. В результате вторичных изменений

происходит прорастание графитовых чешуек кальцитом и каолинитом.

Содержание в руде колеблется от 2,5 до 17%. Большая техническая ценность

крупночешуйчатых графитов, относительно легкая добыча, крупные размеры

месторождений, позволяющие широко механизировать добычу и строить

мощные обогатительные фабрики, делают эти месторождения главным

промышленным источником кристаллического графита. Крупнейшими

месторождениями являются месторождения Мадагаскара, Баварии (Пассау),

Завальевское, Петровское, Старокрымское (Украина), Союзное, Тамчинское

(Приамурская обл.), Тайгинское, Мурзинское (Урал), Малохинганское.

б).Контактово-метасоматические месторождения приурочены к зонам

контакта известняков с интрузиями глубинных пород. Известняки здесь

превращаются в графитовые скарны. Крупночешуйчатый графит образует

среди скарнов жилы неправильной формы, более или менее равномерно

рассеян в них, обычно в количестве от 2 до 10%. Размеры залежей могут быть

значительными, достигая в длину 120 метров и мощности 12 метров.

Относительно большие запасы, а также высокое техническое качество

графита делают месторождения этого типа важным объектом промышленной

разработки. К сожалению, в природе они встречаются редко и известны

только в Канаде.

В последнее время практическое значение приобрели месторождения

кристаллических известняков, в которых графит встречается в виде очень

крупных чешуек. Такие чешуйки длиной в 20 мм и шириной до 5 мм

используются в рентгеновской оптике и для полупроводниковых приборов,

хотя они и не являются монокристаллами (месторождения Карелии, Украины,

Забайкалья).

в). Пегматиты и селекситы. Вследствие низкого содержания графита в

породе и обычно ничтожных размеров, этот тип месторождений в

большинстве случаев промышленного значения не имеет, хотя некоторые из

них и разрабатывались в Канаде.

П л о т н о к р и с т а л л и ч е с к и е г р а ф и т ы образуются в

месторождениях двух генетических типов: а)магматического,

б)пневматолитического.

а). Магматические месторождения приурочены к глубинным, жильным

и эффузивным изверженным породам, в которых графит образует скопления

в форме штоков, гнезд и жил, или встречается в рассеянном виде. Графит

месторождений этого типа является продуктом кристаллизации из

газообразных составных частей магмы. Нередко руды этих месторождений

имеют содержание графита до 60–85%. Сравнительная редкость

месторождений этого типа и обычно небольшие размеры их обуславливают

относительно небольшое их промышленное значение. Типичным

представителем является Ботогольское (Алиберовское) месторождение.

б). Пневматолитические месторождения плотнокристаллического

графита встречаются преимущественно среди гнейсов. Графитовые рудные

тела имеют в них форму типичных жил, которые, несомненно, образуются в

результате заполнения открытых трещин графитом и сопутствующими ему

минералами, кристаллизующимися из проникавших по этим трещинам

газообразных эманаций. Классическими и в то же время единственными

типичными пневматолитическими месторождениями являются крупнейшие

залежи Цейлона, которые разрабатываются уже более 100 лет.

М е т а м о р ф и з и р о в а н н ы е у г л и. В зависимости от

метаморфизма (характера метаморфизующих агентов и степени их

воздействия) существует непрерывный переход от антрацита до типичного

скрытокристаллического графита. При низкой степени метаморфизма иногда

в одном и том же месторождении одновременно встречаются графит и

антрацит (например, в Полтавском и Бреденском месторождении на Южном

Урале).

Обогащение графитовых руд

Обогащение графитовых руд применяется для повышения содержания

графита и удаления вредных примесей. Для определения целесообразности

применения обогащения графита производится сравнение количества

углерода, выгоревшего в струе кислорода при последовательном изменении

температуры от 0 до 510

С, от 510

С до 695

С, от 695

С до 1000

С. В

соответствии с температурным интервалом и количеством выгоревшего

углерода графитсодержащая порода характеризуется следующим образом.

Все породы, в которых углерод выгорает в интервале температур до 510

С,

содержат графит непромышленного качества, поэтому не являются

графитовым сырьем. Породы, в которых углерод выгорает в интервале

температур 510–695

С в количестве более 60 %, представляют

промышленный интерес.

Породы, в которых углерод выгорает в интервале температур 695 –

800°С и выше в количестве 1–2%, представляют промышленный интерес и

подлежат технологическим испытаниям с применением обогащения.

Возможность применения тех или иных методов обогащения к

графитовым рудам определяется структурой графита, характером

вмещающих пород и вредных примесей и назначением продукта. Сегодня

применяют: ручную сортировку, избирательное измельчение, химическое

обогащение, флотацию, магнитное обогащение, термическое обогащение.

Для некоторых достаточно богатых руд применение ручной

сортировки дает возможность получить продукт необходимого качества.

Ручная сортировка является основным методом обогащения

скрытокристаллических руд, для которых другие способы обогащения

малоэффективны. Богатые руды чешуйчатого графита в Африке, Шри-Ланке

(Цейлон), на рудниках в Чехословакии подвергаются только ручной разборке.

Наряду с ручной сортировкой при обогащении скрытокристаллических

руд применяется избирательное измельчение, основанное на различии

измельчаемости графита и пустой породы.

Применение ф л о т а ц и и дает возможность обогащать весьма

бедные графитовые руды с содержанием 3–5% графита.

Флотационная способность графита в значительной степени зависит от

его структуры. Кристаллические и чешуйчатые графиты легко поддаются

флотации, в то время как скрытокристаллические (аморфные) графиты

флотируются плохо и отвальных хвостов обычно не получается.

Плохая флотируемость скрытокристаллических графитовых руд

объясняется тем, что они требуют весьма тонкого измельчения, а так же

депрессирующим влиянием органических веществ, присутствующих в рудах.

Обжиг руды при малом доступе воздуха улучшает флотацию графитовых руд,

содержащих органические примеси.

Графит хорошо флотируется с помощью одного вспенивателя и еще

лучше с добавкой аполярных собирателей (керосина, мазута, и др.) в

количестве 0,2 – 2,5 кг/т.

Регуляторы применяют в зависимости от состава породы.

При измельчении графит обмазывает частицы породы, поэтому

подавление их затруднительно. Дефлокуляцию обмазанного графита ведут

силикатом натрия в щелочной среде.

Для подавления легко флотируемых минералов (кальцита и других)

применяют кальцинированную соду, каустическую соду, жидкое стекло и ему

подобные реагенты-подавители. Для депрессии сульфидных минералов

используют Na

S, ZnSO

, цианиды и другие реагенты, применяемые при

флотации сульфидных руд.

Флотацию ведут в щелочной среде или кислой (рН = 3–5).

В основной флотации удается получить отвальные хвосты, но

кондиционные концентраты (с зольностью около 4–5%) получают лишь после

многократных перечисток концентратов при их стадиальном доизмельчении.

Для некоторых руд весьма важна депрессия графита и угольной

породы. Она осуществляется применением крахмала, клея и других

органических коллоидов.

На фабриках Индии флотация ведется при рН= 3–5.

В результате исследования влияния ультразвука на разных

стадиях флотации графита установлено повышение качества концентрата при

использовании ультразвука при эмульгировании реагентов, диспергировании

твердого материала в пульпе, кондиционировании реагентов и

непосредственно в процессе флотации. Наибольший эффект достигнут при

диспергировании твердого материала в пульпе. Из недостатков отмечено

снижение скорости флотации и износ ультразвукового излучателя.

Предложен новый вспениватель РАС для флотации графита,

являющийся более эффективным, недорогим и нетоксичным реагентом по

сравнению со стандартно применяемым ВКП. Проведены сравнительные

исследования действия вспенивателей на свойства и устойчивость двух- и

трехфазных пен. Изучено влияние крупности и физико-химических свойств

поверхности графита на процесс пенообразования.

Для депрессии кварца, слюды, которые часто сопутствуют графиту, и

ряда минералов пустой породы, применяют жидкое стекло, для депрессии

сульфидов – цианид, бихромат калия.

Разработкой технологии флотации скрытокристаллического графита

занимались многие научно-исследовательские институты. Так, институтом

Гипронинеметаллоруд из руды, содержащей 21,7% золы, при крупности

измельчения 81% класса минус 0,08 мм по чисто флотационной схеме с 3-

кратной перечисткой пенного продукта основной флотации был получен

концентрат 1 и 2 сорта с содержанием углерода 91,4–82,6%, при выходе 45,0

и 36,8% и извлечении 52,1 и 38,7%. Расход реагентов при этом составил:

керосина 3 кг/т, соснового масла 10 г/т (среда щелочная). Химическое

дообогащение полученного концентрата позволяло снизить зольность до

2,2%.

Исследования института ВНИИНеруд четырех проб, имеющих

одинаковый минералогический состав и отличающихся количественным со-

отношением рудных и нерудных минералов, проводились флотационным и

гравитационным методами с доработкой промпродуктов флотацией.

Проведенные исследования позволили выявить возможность получения

концентратов 1

го

сорта, удовлетворяющих требованиям на графит

электроугольный, и 2

го

сорта с содержанием золы от 18 до 20%. Согласно

технико-экономическому обоснованию схем выявлено, что наиболее низкие

удельные эксплуатационные расходы на переработку 1 т руды были

получены по гравитационно-флотационной схеме, включающей отсадку руды

крупностью 3–0 мм с выделением готового концентрата и последующую

доводку промпродукта, измельченного до 86–90% класса минус 0,071мм,

флотацией.

Пенный продукт основной флотации, доизмельченный до 98 % класса–

0,071мм, подвергался 4-кратной перечистке. При флотации использовали

керосин – 4,5 кг/т, сосновое масло – 10 г/т, жидкое стекло– 4,5 кг/т. Из бедной

руды (содержание углерода 70–75%) были получены:

концентраты 1

го

сорта (с содержанием золы 12,9–12,1%) при выходе

65,2–69,7 % и извлечении углерода 75,6–78,7 %;

концентраты 2

го

сорта (в количестве 20,2–16,0 %) с содержанием золы

19,35–18,5 % и извлечением углерода 20,8–16,8 %.

Обогащение богатых руд (содержание углерода 87%) является

малоэффективным, так как содержание золы в концентратах, в сравнении с

исходной рудой, снижается всего лишь на 3,5 %.

Такие руды после предварительного измельчения целесообразно

подвергать химической обработке с получением малозольных концентратов.

Руды зольностью 30 % относятся к весьма труднообогатимым и поэтому не

могут быть рекомендованы к обогащению.

В зарубежных странах обогащение скрытокристаллического графита

ведется рудоразборкой (Австрия, Мексика), методом селективного

измельчения, основанным на неодинаковой способности размола графита и

пустой породы (Австрия, Италия), флотационным методом (Австрия, Япония,

Чехословакия).

В Австрии на фабрике Graphitwerke Kaiserbery перерабатывается руда с

содержанием углерода 60 %. Предварительно раздробленная руда до

флотационной крупности подвергается флотации с тремя перечистками и

одним доизмельчением пенного продукта. При флотации используются:

керосин, жидкое стекло, сосновое масло. После обогащения получают

концентрат с содержанием углерода 90–92 %.

На фабрике Рудные Доли (Чехословакия) по флотационной схеме,

включающей основную флотацию и четыре перечистки пенного продукта с

доизмельчением концентрата основной флотации, получают графит четырех

сортов с содержанием углерода от 45 до 60 % при извлечении 70–74 %.

Флотация ведется крезолом, нефтью при рН = 6–7.

Для удаления силикатов применяется жидкое стекло. Хорошо себя

зарекомендовало добавление малых доз флюорокремниевой кислоты.

Флотация может идти и в слабощелочной пульпе. После обогащения

получают концентрат с содержанием углерода до 94 %.

Опыт обогащения в Японии (район Тохоку) показал, что для

осуществления достаточно полной флотации аморфного графита необходимо

добавление керосина. В качестве ускоряющего реагента очень эффективным

является применение мышьяковистой кислоты. При обогащении

труднофлотируемой руды лучшие результаты можно достичь с помощью

олеиновой кислоты. Однако качество очищенного графита невысокое. В

качестве очистителя от кварца и глины наиболее эффективна

кремниевокислая соль.

С целью повышения селективности процесса флотации в качестве

вспенивателя вводят моно- или дитретичные бутиловые эфиры

этиленгликоля, в качестве собирателя и вспенивателя– побочный продукт

производства высших жирных спиртов, содержащий гексанол, гексеналь, 2-

этилгексанол, высшие спирты с длиной углеводородного радикала C

–С

нафтеновые кислоты, тяжелые продукты.

Извлечение графита можно повысить, применяя кубовые остатки

трихлорэтилена, производства 2-этилгексанола и циклогексанола,

дистилляции капролактама.

Установлено, что окисленный графит наиболее эффективно

флотируется октиловым спиртом и каприловой кислотой. Для

промышленных условий рекомендуется использовать реагент 13КП –

кубовый остаток производства 2-этилгексанола, который содержит

значительное количество спиртов. Применение термообработки, подача

едкого калия или кальцинированной соды позволяет извлекать в концентрат

83–87 % углерода.

Предложен способ флотации графитовых руд с

магнитогидродинамической обработкой пульпы и введением в зону действия

магнитного поля аполярного собирателя. Внедрение этого способа на

Завальевском графитовом комбинате позволило повысить извлечение графита

на 1–1,5 % и снизить расход керосина на 6–8 %.

Оборудование и материалы

Флотомашин 237-ФЛ, навески руды, реагенты, бюретки,приемники для

продуктов обогащения.

Методика проведения опытов

1. Каждая бригада ведет работу на своей руде. Схема и реагентный

режим выдаются преподавателем.

2. Каждый опыт проводить в порядке, описанном в работе 4, и согласно

схеме флотации руды.

Меры безопасности

Необходимо соблюдать все правила работы с реагентами (см. работу 1)

и на флотационных машинах (см. работу 3).

Оформление работы

1. Дать краткое описание работы и схемы флотации руды с указанием

точек подачи и расхода реагентов.

2. Привести характеристики реагентов, с которыми проводилась работа.

3. Полученные данные представить в виде таблицы (табл. 10.1).

4. На основании полученных результатов сделать выводы.

Контрольные вопросы

1. Почему выбранная технологическая схема флотации является

наиболее предпочтительной?

2. Возможны ли другие варианты схемы флотации данной руды?

3. Каково значение и действие каждого из применяемых реагентов?

Таблица 10.1

Результаты флотации

Продукт Выход, %

Содержание С,

Извлечение С,

1 2 3 4

Графитовый концентрат

Пром.продукт I

Пром.продукт II

Пром.продукт III

Пром.продукт IV

Пром.продукт V

Хвосты

Исходная руда

4. Какова последовательность подачи реагентов?

5. Можно ли применить другие реагенты для этой же цели?

6. К каким последствиям приводит избыток или недостаток любого из

применяемых реагентов?

Литература

1. Абрамов А.А. Переработка,обогащение и комплексное

использование твердых полезных ископаемых.Технология обогащения

полезных ископаемых [Текст]: Т. 2.Учебник для ВУЗов /А.А. Абрамов, М.:

МГГУ, 2004.С.329−333.

2. Богидаев, С.А. Эффективные реагенты - собиратели для флотации

несульфидных руд [Текст]/С.А. Богидаев, М.Б. Руденко//Материалы

международного совещания. 2004. С. 199–200.

3. Чижевский, В.Б. Влияние термообработки на флотируемость

графита с различной степенью окисления поверхности [Текст]/ В.Б.

Чижевский// Комплекс. использ. минер. сырья. 1989. № 1. С. 22–24.

4. Харитонов, Т.М. Использование магнитогидродинамической

обработки пульпы при обогащении графита [Текст]/ Т.М. Харитонов //Разраб.

и соверш. технол. процессов добычи и обогащения неруд. и неметаллоруд.

матер. Тольятти, 1990. С. 34–37.

5. Месеняшин, А.И. Зарядка частиц в электростатических полях

сепараторов [Текст]/ А.И. Месеняшин // Обогащение руд.2001.№ 2. С. 23–25.

6. Месеняшин, А.И. Разделение частиц в турбулентном

электростатическом сепараторе [Текст] / А.И. Месеняшин //Обогащение

руд.2002. № 5. С. 27– 33.

7. Чантурия, В.А. Повышение эффективности флотации на основе

использования энергетических воздействий [Текст]/ В.А. Чантурия, А.А.

Лавриненко, Г.Д. Краснов // Горный журнал. 2006. № 10. С. 48 –52.

Лабораторная работа 11

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛИЯНИЯ АЭРАЦИИ ПУЛЬПЫ

НА РЕЗУЛЬТАТЫ ФЛОТАЦИИ

Ц е л ь р а б о т ы: Изучить влияние скорости вращения импеллера

флотационной машины на показатели обогащения сульфидной руды.

Ознакомиться с конструкцией и работой лабораторной флотационной

машины.

Теоретическое введение

А э р и р о в а н н о с т ь п у л ь п ы является одним из главных

факторов, определяющих эффективность работы флотационных машин. Она

зависит от количества вводимого воздуха, степени его диспергирования,

распределения в объеме пульпы, типа и расхода реагента-пенообразователя.

Эффективность работы флотационной камеры непосредственно

определяется ее аэрируемым объемом, величина которого в различных типах

флотационных машин различна . Содержание воздуха в аэрируемом объеме

может изменяться от 0 до 30%.

В промышленных условиях аэрация характеризуется количеством

воздуха, проходящего в единицу времени через единицу площади

горизонтального сечения флотационной камеры (л/м

.мин) или через единицу

объема пульпы (л/м

.мин). В различных типах флотационных машин она

изменяется обычно от 600 до 1300 л/м

мин. С увеличением аэрации

скорость флотации, как правило, возрастает.

Д и с п е р с н о с т ь в о з д у ш н ы х п у з ы р ь к о в зависит от

типа аэратора, концентрации и типа пенообразователя. В механических

флотационных машинах она возрастает с повышением интенсивности

перемешивания пульпы импеллером. Однако очень сильное перемешивание

приводит не только к увеличению дисперсности пузырьков и

труднорастворимых в воде реагентов, аэрированности пульпы и вероятности

столкновения частиц, но и к увеличению сил отрыва частиц от пузырьков,

уменьшению вероятности флотации крупных зерен, к увеличению расхода